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Relatividad en la órbita Mercuriana y en torno a Sgr.A*

En escenarios donde hay grandes energías involucradas, la Relatividad explica los eventos que allí se producen.
En esos ambientes, las grandes velocidades involucradas producen variaciones en las medidas de las masas, y en las escalas de tiempo y espacio. Así, se espera observar alteraciones en las trayectorias de los cuerpos sometidos a esas condiciones.

Primero fue el caso de Mercurio.
Se observaron variaciones en su punto más cercano al Sol (perihelio), lugar donde desarrolla la máxima velocidad orbital. Al principio, la variaciones en su trayectoria fueron asociadas a perturbaciones provocadas por Vulcano, un supuesto planeta interior a la órbita Mercuriana.
Pero las correcciones relativísticas se ajustaban a las observaciones y se explicó lo observado; esto pasó a ser una evidencia de la validez de la Relatividad (Molwick, Precesión anómala del perihelio de mercurio, J. Tiberius, http://www.molwick.com/es/leyes-gravitacionales/177-mecanica-celeste-mercurio.html).

En el centro de la Vía Láctea, a unos 25 mil años luz de casa, vive Sagitarius A* (Sgr.A*), nuestro agujero negro supermasivo de unos 4 millones de masas como la del Sol.
En torno a Él, orbitan estrellas a altísimas velocidades; entre ellas, la catalogada como S2.
Su órbita calculada “clásicamente” no coincide con las observaciones, las que son ajustadas perfectamente con las correcciones relativísticas.

Otra vez queda verificada esta teoría, en este caso, en lo que se refiere a las órbitas de objetos que aceleran a grandes velocidades en sus periastros.

Image of the Galactic Centre

ESO/MPE/S. Gillessen et al.

Estudios de tipo de esta estrella seguirán en el año 2018 cuando S2 alcance su periastro en torno a Sgr.A* y logre su máxima velocidad orbital.

Referencia:

Fuente:

pdp.

El movimiento estelar en la Vía Láctea.

El movimiento de las estrellas en las galaxias espirales como la nuestra tiene dos componentes.
Por un lado está el movimiento debido al potencial galáctico. Ese movimiento de origen galáctico, depende de la distancia al centro de la galaxia y tiende a un sentido determinado, al de rotación de la galaxia. En las vecindades del centro, la galaxia tiende a rotar como un sólido. Pero hacia afuera, hay un efecto de rotación diferencial. Esa rotación es menor a medida que nos alejamos. Este movimiento está relacionado con el lugar donde nació la estrella.

Por otro lado está el movimiento peculiar que tiene la estrella debido a las condiciones locales del lugar donde se formó. En otras palabras, si nos ponemos al lado de la estrella moviéndonos con la velocidad indicada por la distancia al centro galáctico, veremos que se mueve respecto de nosotros con su movimiento peculiar. Ese movimiento peculiar puede ser considerado aleatorio.

Una galaxia puede tomarse como un gas de estrellas, donde cada una, como las moléculas de un gas, se mueven al azar y todas comparten la rotación del sistema (incluso la translación del mismo).

La composición de ambos movimientos dan el movimiento final de la estrella alrededor del centro galáctico. Por supuesto que con el tiempo la estrella puede sufrir perturbaciones gravitatorias que le modifican su trayectoria.

Imagen de 2 millones de estrellas vistas desde el Sol. Las marcas finas y obscuras se deben a la manera en que se obtuvieron los datos.

Con al posición y movimientos de unas 2 000 000 de estrellas, se realizó una animación de sus movimientos en un lapso de 5 000 000 de años. Entre cada fotograma transcurren 750 años.
Obviamente que las estrellas más cercanas mostrarán un movimiento mayor a las más alejadas, como ser las pertenecientes a regiones más cercanas al núcleo. Como nuestro Sol se encuentra en el plano galáctico, y todas las observaciones está referidas a Él, se notará un corrimiento de las estrellas de ese plano hacia la “derecha” debido a su movimiento de una revolución en torno al centro de la Vía Láctea cada unos 230 millones de años.
Las regiones finas y obscuras que se pueden observar al principio de la animación, no son reales y tienen que ver con la forma en que fueron obtenidos los datos de las estrellas. Esas “marcas” se irán diluyendo a medida que las estrellas avanzan en sus trayetorias. Las variaciones bruscas en el movimiento de algunas estrellas son efectos espúreos. Recomiendo ver la animación en pantala completa y con la máxima resolución disponible.

Fuente:

pdp.

Nuestro movimiento en la Vía Láctea.

Ya habíamos tocado el tema de los colores de las imágenes en Astronomía.
Muchas veces son falsos colores que sirven para identificar diferencias de temperatura o velocidades.

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© HI4PI Collaboration

En este caso, se observa un mapeo de todo el cielo, en la longitud de onda donde se detecta el Hidrógeno, el elemento más común en el Universo.
Las manchas amarillas abajo a la derecha, son la Nubes de Magallanes, nuestras galaxias vecinas satélites. Abajo y a la izquierda, esas dos manchitas amarillas son Andrómeda y la galaxia del Triángulo.
En este mapa, los colores tienen que ver con el movimiento de los objetos registrados.
Los colores de menor longitud de onda (violeta, azul) indican acercamiento; los otros, el verde y el amarillo, representan alejamientos.
Hay que tener en cuenta que el mapa está centrado en el centro galáctico y lo datos fueron obtenidos desde Casa, en torno al Sol. Se distingue el plano galáctico.
Si observamos a la izquierda de la imagen, veremos que predomina el violeta, eso indica que hay un acercamiento relativo. Nos estamos moviendo hacia allí.
Del otro lado, predomina el verde, lo que indica que nos estamos alejando de esa parte de la Galaxia.
Pero cerca del centro, los colores se invierten.
A la izquierda, cerca del centro, predomina el verde. Eso significa que esa parte de la Galaxia se está alejando de nosotros. Del otro lado, sucede lo contrario.
Esto se debe a que las partes centrales de la Vía Láctea se mueven más rápido que las exteriores. A este tipo de rotación, donde el centro gira más rápido que las partes exteriores, se lo conoce omo rotación diferencial, y junto con la falta de homogenidad en la distribución de la materia, es causa fundamental de la existencia de las estructuras espirales.

Referencias:

Fuente:

pdp.

¿ La Vía Láctea es una correcta espiral ?

Nuestra Galaxia es una espiral y como tal, debe cumplir con leyes relacionadas con su morfología.

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Ilustración de la estructura de la Vía Láctea en Wikipedia. crédito de NASA/JPL-Caltech/R. Hurt.

La Vía Láctea comparte su forma con otras tantas galaxias, todas deben cumplir con las propiedades relacionadas a su particular estructura.
Medir esas propiedades puede ser sencillo en algunos casos y difícil en otros, según se trate de otra galaxia o la nuestra. En el caso de la Vía Láctea (VL), podemos medir muchas cosas desde su interior y otras no, por el material que oculta ciertas características en algunas direcciones. En otras galaxias, las mismas características se miden de otras maneras, lo que implica diferentes precisiones con las medidciones locales.

Todas las espirales tienen un bulbo central, un disco y un halo de materia obscura.
Una propiedad de las espirales es la relación de Tully – Fisher (TFR). Se trata de la íntima relación que hay entre la luminosidad del disco, dada por las estrellas que allí viven, y la velocidad de rotación de éste. En el caso de la VL, la velocidad de rotación es de unos 220 Km./seg., por lo que la propiedad dada por esta relación está de acuerdo con la mayoría de las otras galaxias espirales.

Otra propiedad está basada en una relación entre luminosidad, velocidad de rotación y radio del disco (LVR). Aquí ya aparecen complicaciones debido a la existencia de sub-estructuras dentro del disco, tales como los brazos y estructuras entre brazos. Todo atenta a complicar la medición del radio. El valor del radio de la VL es de 50 mil años luz (AL) es resultado de estadísticas basadas en diferentes medidas.
Se sabe que la luminosidad del disco decrece exponencialmente con el radio. En este aspecto aparece un radio característico conocido como longitud de escala del radio. Vinculando este radio y la relación LVR, se puede obtener un valor del mismo para el caso de la VL. De esta manera, para nuestra Galaxia, la longitud de escala de radio debería ser de 15 mil AL y su valor real es de poco más de 7 mil AL, menos de la mitad de lo que se esperaba. Esto hace que nuestra galaxia sea algo más compacta que el 90% de las espirales conocidas.

Referencia:

Fuentes:

pdp.

Las RR Lyr. del centro galáctico.

Las estrellas de tipo RR Lyrae (RR Lyr) son estrellas evolucionadas, variables y pobres en metales.
Con períodos que van de horas a algo más de un día, son fáciles de detectar. La teoría predice el brillo intrínseco de estas estrellas, por lo que son muy usadas en estimaciones de distancias.
Detectada una RR Lyr, su brillo aparente comparado con el intrínseco dan una medida de la distancia a ella o al sistema donde se encuentra.
Por sus características, las RR Lyr. suelen vivir en cúmulos globulares.

El bulbo de la Vía Láctea (VL), es la región central de nuestra Galaxia rica en estrellas evolucionadas. La teoría dice que esta región de la VL, se habría formado por la fusión de cúmulos globulares primordiales.
En las vecindades del bulbo se han detectado alrededor de una docena de este tipo de estrellas. Todo indica que pertenecen a los restos de cúmulos asimilados en esa región, verificando así la teoría de la formación de esa región central.

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Imagen publicada en el trabajo de Dante Minniti et al.

En la imagen se aprecia el centro de la VL.
Al anillo interior señala de unos 75 años luz (AL) indica la región rica en cúmulos estelares nucleares. El mayor, de unos 300 AL, indica el radio del bulbo galáctico. Se marcan con estrellas azules, la posición de las RR Lyr. halladas en la región central.

Fuente:

pdp.

El tamaño de IC 1101 (la mayor galaxia conocida hasta hoy – sep.2016 -)

En Astronomía siempre llamó la atención las grandes cantidades.
Es por eso que muchas veces nos preguntamos qué objeto es el más grande en su clase. En tal sentido podemos preguntarnos ¿cuál es la galaxia de mayor tamaño?. Sin duda la respuesta es la elíptica supergigante IC 1101, en el corazón del cúmulo de galaxias Abell 2029.

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IC 1101 en Abel 2019 – NASA/ESA/Hubble Space Telescope / Wikipedia.

Es la galaxia central y dominante de ese cúmulo, de hecho, la mayor cantidad de luz que recibimos de él, proviene de IC 1101. Está ubicada a unos 1000 millones de años luz (AL) de nosotros, y si bien es la mayor galaxia conocida, no está claro aún el valor de su diámetro.
No es fácil medir un objeto con bordes tan difusos como el de una galaxia elíptica tan luminosa. Por un lado, si se observan estrellas brillantes, jóvenes y azuladas, podemos estimar el tamaño de la galaxia. Se define como “radio efectivo” al radio de la galaxia dentro del cual se encuentra la mitad de la luz recibida de ella. En este caso, ese radio es de unos 200 mil AL.
Ese valor es el doble del diámetro de la Vía Láctea, y casi el valor del diámetro de la galaxia de Andrómeda. Otros estudios pretendieron hallar el valor de su tamaño total, lo que no es fácil teniendo en cuenta lo difusa que se vuelve la galaxia hacia sus extremos. Hay que considerar la existencia del halo, el cual evidentemente forma parte de la galaxia, y su luz es muy tenue, cada vez más a medida que nos alejamos de ella; luego, cuesta determinar dónde termina. Así es cómo se llegó a valores de unos 6 millones de AL de diámetro mayor (recordemos que la forma elíptica tiene dos ejes, uno mayor y otro menor).
Un verdadero monstruo.
Pero hoy en día (sep. 2016) ese valor ha sido refinado y se volvió menor. Actualmente se estima que IC 1101 tiene un diámetro de 2 millones de AL., la tercera parte del antes adoptado, pero por eso no deja de ser la ganadora del título de la mayor galaxia del Universo hasta ahora conocida.
Ese valor es casi la distancia entre nosotros y la galaxia de Andrómeda, lo que no es poco.
Pero IC 1101, podría ser ser algo menor aún.
Como es una galaxia elíptica, seguramente se formó de la unión de dos grandes espirales.
Luego, como galaxia dominante de su cúmulo, continuó asimilando a otras menores. Por cada asimilación, la galaxia tiende a “hincharse”, para luego desinflarse algo perdiendo un poco de ese tamaño alcanzado después de la asimilación; todo como parte de la “digestión” dinámica de una estructura menor.
Así es cómo IC 1101, podría estar algo hinchada por haber asimilado a otra recientemente. De ser así, debería deshincharse pero no demasiado, por lo que seguiría siendo la más grande conocida hasta hoy.

Referencias:

pdp.

 

Vía Láctea .vs. Enana de Sagitario.

En la Naturaleza las fuerzas se dan de a pares (Ana “Titina” Mocoroa). Esa es una linda manera de expresar la ley Newtoniana de acción y reacción.
Cuando un cuerpo ejerce una fuerza sobre otro, éste le responde con una fuerza igual y contraria. Así es como si le aplicamos un empujón a un elefante, éste nos responderá (involuntariamente) con la misma fuerza. Como el elefante tiene mucha más masa que nosotros, resulta que ante la misma fuerza, el animal apenas se mueve y nosotros rebotamos como una pelota.

En la interacción entre galaxias sucede lo mismo. Cada estrella de una galaxia siente la acción de cada una de las estrellas de la otra. Esta estrella les responde a cada una con una fuerza igual y contraria. Es un verdadero todos contra todos, ya que las estrellas también sienten la acción de sus compañeras de galaxia a las cuales también les responde.
De esta manera, cuando dos galaxias se encuentran, los mutuos tirones gravitatorios las deforman hasta terminar unidas en su sólo y enorme sistema estelar.
Cuando una de ellas tiene mucha menos masa que la otra, se ve completamente asimilada afectando muy poco a la más masiva (el elefante y nosotros).
Hay casos intermedios, donde la menor de ellas se lleva la peor parte, no sin dejar huellas en la mayor.

Nuestra Vía Láctea creció comiéndose a galaxias menores; como toda gran espiral.
Muestra estar alabeada; o sea que una parte de su disco está por encima del plano galáctico y la parte opuesta está por debajo. Esto es típico de un encuentro gravitacional con una vecina, pero… ¿con cuál?.
Las Nubes de Magallanes están más lejos de lo necesario y las enanas más cercanas no tienen la suficiente masa para responder con esa consecuencia.

En la región de Sagitario, se encuentra la corriente del mismo nombre.

Ilustración de David Martinez-Delgado(MPIA) & Gabriel Perez (IAC).

Se trata de una corriente de estrellas que proviene del encuentro de nuestra Galaxia con la vecina esferoidal y segunda en cercanía, la Enana de Sagitario. Nunca se sospechó de ella hasta ahora.
Los estudios sugieren que esta galaxia tenía una masa inicial de unas 60 mil millones de masas solares. Eso es un valor mayor al adoptado hasta el momento. De ser así, esta galaxia bien podría ser la responsable no sólo de “alabear” el disco de la Vía Láctea sino también de generar nuestra estructura espiral.

Referencias:

Fuentes:

pdp.